(57)【要約】【課題】解析自体のみならず、最適化に対しても、精度の向上を図ることができるシミュレーション装置、シミュレーション方法及び該方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体を提供する。【解決手段】構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう単独解析部１０と、複数の解析を連立させて同時に解く連立解析部２０と、単独解析部１０による一方の解析を単独で行ない、解析結果を受け取り他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうマッピング部３０と、連立解析部２０及びマッピング部３０の出力に基づき解析結果の最適化を行なう最適化部４０と、解析者からのデータや命令などの入力を受け付ける入力部５２と、を有している。【選択図】図１
2007122098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
解析に必要な指令やデータを入力する入力手段と、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう単独解析手段と、複数の解析を連立させて同時に解く連立解析手段と、前記単独解析手段による一方の解析を行ない、解析結果を受け取り他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうマッピング手段と、前記連立解析手段及び前記マッピング手段の出力に基づき解析結果の最適化を行なう最適化手段と、を有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
前記最適化手段は、最適化の過程において最適解の探索および評価を行なうと共に最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更する変更手段を備えていることを特徴とする請求項１記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記マッピング手段は、空間または時間の補間を行なう補間手段と、他の解析用入力データにデータを変換する変換手段と、複数の解析プログラム間でのデータの受け渡しを行なう受け渡し手段と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
解析に必要な指令やデータを入力するステップと、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なうステップおよび一方の解析結果を受け取り、他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうステップ若しくは複数の解析を連立させて同時に解くステップと、得られた解析結果の最適化を行なうステップと、最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更するステップと、を含むことを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項５】
コンピュータに、解析に必要な指令やデータを入力する手順、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう手順および一方の解析結果を受け取り、他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なう手順若しくは複数の解析を連立させて同時に解く手順、得られた解析結果の最適化を行なう手順、最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更する手順、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション技術に係わり、特にシミュレーションにおける解析と最適化の精度の向上がはかられたミュレーション装置、シミュレーション方法、および、シミュレーションプログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の性能、品質などの向上の要求はより厳しくなってきている。一方で計算機の性能の向上、容量の増大は著しいものがあり、シミュレーションプログラムの機能の向上とあいまって、シミュレーションが製品の性能、品質、開発期間の短縮あるいはコストの削減などに使用されるようになり、急速に普及している。その一方で、シミュレーション自体の性能、品質の向上、すなわち、解析精度の向上が求められてきている。
【０００３】
解析しようとしている現象は、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独なものは少なく、おおかれ少なかれ、実際は、複数の現象が相互に作用しあったものである。すなわち、連成している。しかし、現在、それぞれが単独で解析されており、他の現象は仮定の下に、解析条件として考慮されてきた。したがって、少なからず複数の現象の相互作用は、考慮されていないか、もしくは、十分に考慮されてきているとは言いがたい（特許文献１参照）。また単独の解析を行なった場合の解析の最適化についても同様なことを言うことができ、少なからず複数の現象の相互作用を考慮した上での解析の最適化を行なっているとは言いがたい。
【特許文献１】特開２００４−９０９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように現状ではシミュレーションにおける解析と最適化の精度の向上が求められている。しかし、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などそれぞれ単独の解析では、他の現象を解析条件として考慮するしかなく、精度の向上を図るのには限界があるという課題があった。そこで本発明は、解析自体のみならず、最適化に対しても、精度の向上を図ることができるシミュレーション装置、シミュレーション方法及び該方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明のシミュレーション装置は、解析に必要な指令やデータを入力する入力手段と、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう単独解析手段と、複数の解析を連立させて同時に解く連立解析手段と、前記単独解析手段による一方の解析を行ない、解析結果を受け取り他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうマッピング手段と、前記連立解析手段及び前記マッピング手段の出力に基づき解析結果の最適化を行なう最適化手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また本発明のシミュレーション方法は、解析に必要な指令やデータを入力するステップと、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なうステップおよび一方の解析結果を受け取り、他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうステップ若しくは複数の解析を連立させて同時に解くステップと、得られた解析結果の最適化を行なうステップと、最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記シミュレーション方法を実現するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体をコンピュータシステムによって読み込ませることにより、本発明のシミュレーションを実現することができる。すなわち、本シミュレーションプログラムを記録した記録媒体は、解析に必要な指令やデータを入力する手順、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう手順および一方の解析結果を受け取り、他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なう手順若しくは複数の解析を連立させて同時に解く手順、得られた解析結果の最適化を行なう手順、最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更する手順、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のシミュレーション装置およびシミュレーション方法によれば、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析、複数の解析を連立させた連成解析など、解析部分において、より現象に即した、少なからず複数の現象を考慮した解析を行ない、その上で最適化を図るようにしているので、解析自体のみならず、最適化に対しても、精度の向上を図ることができる。
【０００９】
また本発明のシミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体をコンピュータに読み取らせることにより、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析、複数の解析を連立させた連成解析などの相互作用を考慮した連成解析について最適化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の構成を示すブロック図であって、シミュレーション解析の主要な解析分野である、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析の最適化および複数の解析を連立させた連成解析の最適化を図ることができるようにしたものである。
【００１１】
図１に示すように本発明の実施形態に係るシミュレーション装置は、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう単独解析部１０と、複数の解析を連立させて同時に解く連立解析部２０と、単独解析部１０による一方の解析を単独で行ない、解析結果を受け取り他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうマッピング部３０と、連立解析部２０及びマッピング部３０の出力に基づき解析結果の最適化を行なう最適化部４０と、シミュレーション解析に係る全体を制御する処理制御部５１と、解析者からのデータや命令などの入力を受け付ける入力部５２と、シミュレーション解析の結果を出力する出力部５５と、所定のデータを必要に応じて格納するデータ記憶部５３と、シミュレーション解析プログラムを格納するプログラム記憶部５４を備えて構成される。
【００１２】
図２は図１に示した単独解析部の構成を示す機能ブロック図であり、図２に示すように単独解析部１０は、構造解析手段１１、熱解析手段１２、流れ解析手段１３、及び電磁界解析手段１４を少なくとも備え、構造解析手段１１は構造シミュレーション解析を単独で行ない、熱解析手段１２は熱シミュレーション解析を単独で行ない、流れ解析手段１３は流れシミュレーション解析を単独で行ない、電磁界解析手段１４は電磁界シミュレーション解析を単独で行なう。なお上記以外のシミュレーション解析を行なう解析手段を更に備えるようにしても良い。
【００１３】
図３は図１に示した連立解析部の構成を示す機能ブロック図であり、解析しようする現象に対して例えば図２で示した単独の解析手段を連立させて解析結果を得る連立解析手段２１を備える。連立解析手段２１が連立させる単独の解析手段の組み合わせは種々考えられるが、一例として解析しようとする現象が構造解析面および電磁界解析面から解析する必要があると解析者が判断すれば図２に示した構造解析手段１１と電磁界解析手段１４とを連立させ、解析しようとする現象を構造解析面および電磁界解析面から解析して解析結果を得る。図３に示す連立解析部は、複数の現象を連立して同時に解析するものであるから、より厳密な解析結果を得やすい。ただし、解析すべき複数の現象が時間的に、又は、空間的に、大きく相違している場合は、解析結果を得るのに長い計算時間を要することを覚悟すべきである。
【００１４】
図４は図１に示したマッピング部の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すマッピング部３０は、単独解析部１０におけるいずれかの解析手段により一方の解析を単独で行ない、解析結果を他の解析の解析条件または入力データに変換して他の解析を行ない、相互にこれを繰り返すことにより少なからず複数の現象に係る解析を相互の作用を考慮して行なう。そのため図４に示すマッピング部３０は、単独解析の解析結果を他の解析の入力データとするために空間（メッシュ）または時間の補間を行なう補間手段３１と、他の解析用入力データにデータを変換する変換手段３２と、複数の解析プログラム間でのデータの受け渡しを行なう受け渡し手段３３と、を備えて構成されている。
【００１５】
補間手段３１では、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などそれぞれの解析の違いによる空間の補間、すなわち、メュシュの相違による補間や、時間による変化を求める非定常解析の場合は時間スケールの補間を行なう。空間の補間の必要性は、それぞれ解析しようとしている現象が相違しているため、一般には形状データ、具体的にはメュシュデータが一致するとは限らず、それぞれに適したメュシュ分割を使用しているため、一方の解析結果データを他の解析に対して、解析条件、すなわち、入力データとして使用するために、解析結果の空間における補間を行なわなければならない。一方、時間に依存した解析を行なう場合には、時間に対して補間をする必要があり、時間スケールなどについて時間の補間を行なう。変換手段３２では、補間が行なわれたデータに対して、他の解析に対する入力データとして変換する。そして受け渡し手段３３では、解析結果を受け取り、変換したデータを受け渡す。データの受け渡しに際しては、ファイル（データセット）を介して行なう方法も考えられるが、ディスクへの読み書きに所定時間を割かなくてはならないという問題があるため、計算機間のプロセス間通信によりデータを受け渡す方法をとる。以上の方法を採ることにより図４に示したマッピング部は少なからず複数の現象の相互の作用を考慮した解析を行なうことができる。
【００１６】
図５は図１に示した最適化部の構成を示す機能ブロック図である。図５に示すように最適化部４０は、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析、複数の解析を連立させた連成解析などの解析結果を元に最適解の探索および評価を行なう最適解探索・評価手段４１と、最適化の過程並びに最適化の結果を基に解析条件、形状データの変更を行なう変更手段４２と、を備えて構成される。
【００１７】
図６は本発明の実施形態に係るシミュレーション装置の動作の流れを説明するためのフローチャートである。図６において本発明の実施形態に係るシミュレーション装置は、動作開始前に解析者が図１に示す入力部５２からコマンドやデータを入力してこれから解析しようとする現象に沿った少なからず複数の現象の相互の作用を考慮した単独の解析を通して解析を実行するのかまたは連立させた解析を通して解析を実行するのかを指示する。ステップ（図６ではステップを単にＳと表記する）１では、入力されたコマンドやデータを解釈して単独の解析を実行するのか否かの判定を行なう。単独の解析を実行するのであればステップ２に進み、ステップ２において、少なからず複数の現象の相互の作用を考慮した単独の解析を行なう。つまり、相互作用を考慮するために、一方の解析を単独で行ない、解析結果を他の解析の解析条件、入力データに変換して他の解析を行ない、相互にこれを繰り返す。その場合、一方の解析結果データを他の解析に対して、解析条件、すなわち、入力データとして使用するために、解析結果の、空間または時間の補間を行なう。その上で、他の解析に対する入力データとして変換する。解析結果を受け取り、変換したデータを受け渡すために計算機間のプロセス間通信によりデータを受け渡す。これにより少なからず複数の現象の相互の作用を考慮した解析を行なう。ステップ３では解析結果に対して解析の最適化を行なう。
【００１８】
一方、ステップ１における判定で単独の解析を実行しない場合には、ステップ４に進み、ステップ４において連立解析を実行し複数の解析を連立させて同時に解く。連立解析を実行する場合、例えば図２に示したどの解析手段を連立させて実行するかは予め解析者が入力部５２からコマンドを入力して設定を指示することができる。そして複数の解析を連立させて同時に解いた後にステップ３に進み、ステップ３において解析の最適化を行なう。
【００１９】
ステップ３における解析の最適化では、図５に示した最適解探索・評価手段４１により最適解の探索および評価を行なうと共に変更手段４２により解析条件、形状データの変更を行なう。解析の最適化は、最適解の判断基準となるまで、ステップ１に戻って最適化の過程を繰り返す。通常、最適解探索・評価手段４１が最適解の探索を行なう場合、まず初期の設計点においては、設計パラメータにより、感度（勾配）が計算され、どちらの方向に向かったらよいかをまず決定する。次の最適化の過程では変更手段４２により解析条件、形状データの変更を行ないながら、決定された方向での値と感度（勾配）が再び計算され、どちらの方向に向かったらよいかを再び決定する。これを最適解の探索の過程として繰り返し行なう。そして最適解の探索の過程において、現在の値が最適解かどうかを評価・判断する。最適解かどうかを評価・判断する基準としては、解の変化が所定の基準値以下になるかどうかにしたがって判断する。また最適解探索・評価手段４１が最適解の探索を行なう場合の別法として、設計パラメータに対する評価関数の近似空間（近似曲線）を、例えば、高々２次の近似曲線にて作成しておき、この近似空間（近似曲線）において、上記した１回目の探索で求めた値、２回目の探索で求めた値などが所定の基準値以下になるかどうかにしたがって最適解かどうかを判断する手法もある。これにより、解析の最適化の精度を向上させることができる。
【００２０】
以上に説明した本発明は以下のように概括することができる。
本発明のシミュレーション装置は、解析に必要な指令やデータを入力する入力手段と、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう単独解析手段と、複数の解析を連立させて同時に解く連立解析手段と、前記単独解析手段による一方の解析を行ない、解析結果を受け取り他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうマッピング手段と、前記連立解析手段及び前記マッピング手段の出力に基づき解析結果の最適化を行なう最適化手段と、を有することを特徴とする。また、前記最適化手段は、最適化の過程において最適解の探索および評価を行なうと共に最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更する変更手段を備えていることを特徴とする。また、前記マッピング手段は、空間または時間の補間を行なう補間手段と、他の解析用入力データにデータを変換する変換手段と、複数の解析プログラム間でのデータの受け渡しを行なう受け渡し手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のシミュレーション方法は、解析に必要な指令やデータを入力するステップと、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なうステップおよび一方の解析結果を受け取り、他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なうステップ若しくは複数の解析を連立させて同時に解くステップと、得られた解析結果の最適化を行なうステップと、最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明のシミュレーション装置およびシミュレーション方法によれば、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析、複数の解析を連立させた連成解析など、解析部分において、より現象に即した、少なからず複数の現象を考慮した解析を行ない、その上で最適化を図るようにしているので、解析自体のみならず、最適化に対しても、精度の向上を図ることができる。
【００２３】
上記シミュレーション方法を実現するためのプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体をコンピュータシステムによって読み込ませることにより、本発明のシミュレーションを実現することができる。すなわち、本シミュレーションプログラムを記録した記録媒体は、解析に必要な指令やデータを入力する手順、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析などの単独の解析を行なう手順および一方の解析結果を受け取り、他の解析に用いるために補間し、他の解析の入力データに変換し、他の解析に受け渡し、相互にこれを繰り返して少なからず複数の現象を考慮した解析を行なう手順若しくは複数の解析を連立させて同時に解く手順、得られた解析結果の最適化を行なう手順、最適化の過程および最適化の結果で必要となる解析条件や形状データを変更する手順、を含むことを特徴とする。ここで、記憶媒体とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムが記憶することができるような媒体を意味する。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、カセットテープなどが「記憶媒体」に含まれる。
【００２４】
また本発明のシミュレーションプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体をコンピュータに読み取らせることにより、構造解析、熱解析、流れ解析、電磁界解析、複数の解析を連立させた連成解析などの相互作用を考慮した連成解析について最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るシミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した単独解析部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図１に示した連立解析部の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】図１に示したマッピング部の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】図１に示した最適化部の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るシミュレーション装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２６】
１０  単独解析部
１１  構造解析手段
１２  熱解析手段
１３  流れ解析手段
１４  電磁界解析手段
２０  連立解析部
２１  連立解析手段
３０  マッピング部
３１  補間手段
３２  変換手段
３３  受け渡し手段
４０  最適化部
４１  最適解探索・評価手段
４２  変更手段
５１  処理制御部
５２  入力部
５３  データ記憶部
５４  プログラム記憶部
５５  出力部
【図１】
2007122098.tif 000003
【図２】
2007122098.tif 000004
【図３】
2007122098.tif 000005
【図４】
2007122098.tif 000006
【図５】
2007122098.tif 000007
【図６】
2007122098.tif 000008